DE19938711C1

DE19938711C1 - Trägerplatte für einen Brems- oder Kupplungsbelag und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19938711C1
Application number: DE1999138711
Authority: DE
Inventors: Juergen Schroeder
Original assignee: Ruetgers Automotive AG
Current assignee: Ruetgers Automotive AG
Priority date: 1999-08-14
Filing date: 1999-08-14
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2019-08-15

Abstract

Die Trägerplatte (1) weist eine Anzahl von durch einen Laserstrahl eingebrachten Vertiefungen (4) und im wesentlichen um die Vertiefungen herum angeordneten Aufwurf (5) von mindestens einem Teil des Materials aus den Vertiefungen auf. Auf der Trägerplatte (1) sind Underlayermasse (2) sowie Reibbelagmasse (3) aufgepreßt, wobei ein Teil der Underlayermasse in die Vertiefungen (4) eingepreßt ist. Die Vertiefungen (4) sind gegen die Belastungsrichtung (7) geneigt. Bei hohen Brems- und Reibkräften wird die Underlayermasse (2) schräg in die Vertiefungen (4) verspannt. Die Erfindung schafft eine verbesserte Haftung der Underlayermasse (2) auf der Trägerplatte (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen ei nes Brems- oder Kupplungsbelags, wobei auf einer Seite einer Trägerplatte Underlayermasse und/oder Reibbelagmasse aufge bracht wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Trägerplatte für ei nen Brems- oder Kupplungsbelag.

Bremsbeläge - insbesondere Scheibenbremsbeläge - weisen in der Regel einen mehrschichtigen Aufbau auf. Auf einer Seite der Trägerplatte ist Reibbelagmasse aufgebracht, wobei zwischen Trägerplatte und Reibbelagmasse eine elastische Un derlayermasse zur Dämpfung von beim Bremsvorgang entstehen den Schwingungen und den damit verbundenen Geräuschen vorge sehen sein kann. Auf der anderen Seite der Trägerplatte ist üblicherweise ein Dämpfungsblech aufgeklebt. Bremsbelagmas se, Underlayermasse, Trägerplatte und Dämpfungsblech bilden den Bremsbelag.

Bremsen sind hochbelastete Teile an Fahrzeugen. Sie müs sen z. T. erhebliche Massen verzögern und innerhalb kürzester Zeit bis zum Stillstand bringen. Insbesondere Schienen- und Nutzfahrzeuge bedingen aufgrund ihres hohen Gewichts sehr hohe Bremsmomente, die von den Bremsbelägen übertragen wer den müssen. Wegen der hohen Scherkräfte zwischen der Under layermasse bzw. der Reibbelagmasse und der Trägerplatte ist deren zuverlässige Befestigung von besonderer Wichtigkeit.

Die obigen Unterlegungen gelten gleichermaßen für Kupp lungsbeläge.

Es sind Bremsbeläge bekannt, deren Underlayer- bzw. Reibbelagmasse auf einer planen Trägerplatte aufgepreßt ist. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß die Verbindung zwischen der Underlayer- bzw. Reibbelagmasse und der Trägerplatte den hohen Scherkräften nicht standhält. Dies führt u. U. zu ei ner Abscherung der Reibbelagmasse und damit zu einer Zerstö rung des Bremsbelags.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Haftung zwischen der Trägerplatte und der Underlayer- bzw. Reibbelagmasse zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Ver fahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Underlayermasse und/oder der Reibbelagmasse eine Mehrzahl von Vertiefungen durch Laserstrahlen in der Trägerplatte erzeugt wird und daß mindestens ein Teil des aus den Vertiefungen austretenden Materials als Ablagerung im wesentlichen um die Vertiefungen herum aufgeworfen wird.

Zwar ist es aus der DE-AS 20 25 826 und der DE 197 24 188 A1 bereits bekannt, vor dem Aufbringen der Reibbelagmasse Vertiefungen in der Trägerplatte zu erzeugen. Hierzu wird jedoch körniges Material verwendet, das auf die Trägerplatte aufgestrahlt wird. Ein derartiges Verfahren ist aufwendig und erzeugt darüber hinaus keine Aufwerfungen.

Aus der DE 198 60 166 A1 ist es ferner bekannt, bei der Herstellung von Reibbelägen einen Laser zu verwenden. Der Laser erzeugt die Vertiefungen jedoch nicht in der Trägerplatte, wie es die Erfindung vorschlägt, sondern in der Reibbelagmasse mit dem Ziel, die thermische Beständigkeit der Reibbelagmasse im Betrieb zu erhöhen. Die Haftung zwischen der Reibbelagmasse und der Trägerplatte wird durch das bekannte Verfahren verschlechtert.

Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen verbessert die Haftung zwischen der Trägerplatte und der darauf aufgebrachten Masse erheblich. Zum einen wird durch die Vertiefungen und den Aufwurf die Oberfläche und damit die wirksame Haftfläche zwischen dem Reib- oder dem Underlayermaterial und der Trägerplatte vergrößert; zum anderen wird die Oberfläche der Trägerplatte durch die Vertiefungen und die den Aufwurf bildenden Erhebungen profiliert, was zu einer formschlüssigen Verbindung und damit zu einer besseren Haftung vor allem parallel zur Oberfläche der Trägerplatte führt. Während das Reib- oder Underlayermaterial in die Vertiefungen eingreift, bildet der Aufwurf eine wulstartige Barriere. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt also den bei üblichem Einsatz eines Lasers störenden Aufwurf bewußt zur Herstellung der Barrieren und schafft dadurch zusätzliche Verankerungen für die Underlayer- oder Reibbelagmasse im Übergangsbereich zur Trägerplatte.

Vorteilhafterweise werden die Laserstrahlen von einem Nd:Yag-Laser erzeugt. Ein derartiger Laser wird in der Praxis für Beschriftungen beispielsweise von Schildern oder Etiketten eingesetzt und erreicht hohe "Schreibgeschwindigkeiten". Eine komplette DIN-A-4-Fläche ist innerhalb weniger Sekunden beschriftet. Im Pulsmodus können Spitzenwerte von mehreren Kilowatt erreicht werden.

Eine schnelle lokale Aufschmelzung von Metall ist daher ohne weiteres möglich. Als hervorragend geeignet hat sich ein im Pulsmodus (bei mittlerer bis hoher Pulsleistung) betriebener 1 KW Nd:Yag-Laser erwiesen.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Bremsbelags er folgt schnell und ohne Erzeugung störender Späne. Außerdem kann üblicherweise eine Einspannung des Werkstücks unter bleiben, da der Laser berührungslos arbeitet. Die Träger platte braucht lediglich ausgerichtet zu werden.

Vorzugsweise werden in der Trägerplatte Sacklöcher er zeugt. Dies bietet vor allem den Vorteil eines großen Auf wurfs. Zwar ist es prinzipiell möglich, Durchgangslöcher in die Trägerplatte zu schießen, jedoch besteht die Gefahr, daß das Material durch die Durchgangslöcher auf die andere Seite der Trägerplatte gelangt und die Größe und Wirkung des Auf wurfs mindert, ganz abgesehen davon, daß Unebenheiten auf der anderen Seite der Trägerplatte nachteilig sein können und gegebenenfalls beseitigt werden müssen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vertiefungen schräg, vorzugsweise in einem Winkelbereich von 30° bis 80°, zur Oberfläche der Trägerplatte erzeugt werden. Dies trägt zur Erhöhung der Kontaktfläche bei.

Dabei werden die Vertiefungen vorteilhafterweise gegen die Belastungsrichtung geneigt erzeugt. Die beim Bremsen auf die Reibbelagmasse und die Trägerplatte einwirkende, aus Druck- und Schubspannungen zusammengesetzte Belastung preßt die Underlayermasse oder die Reibbelagmasse in die schrägen Vertiefungen hinein, so daß die Reibbelagmasse auch bei ho hen Bremsmomenten zuverlässig auf der Trägerplatte haftet.

In Weiterbildung der Erfindung wird schließlich vorge schlagen, daß die Vertiefungen in vorzugsweise versetzt zu einander angeordneten Reihen erzeugt werden. Dies gestattet eine gleichmäßige und dichtgepackte Anordnung der Vertiefun gen über der Gesamtfläche der Trägerplatte und führt zu ei ner erhöhten Haftung zwischen der Underlayer- oder der Reib belagmasse und der Trägerplatte. Für PKW-Trägerplatten haben sich 5-15 Reihen mit jeweils 15-45 Vertiefungen als gün stig erwiesen. LKW-Trägerplatten benötigen eine entsprechend höhere Anzahl von Reihen und Vertiefungen. Der Abstand der Vertiefungen beträgt vorzugsweise 2-5 mm.

Die gestellte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Trä gerplatte, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch

- eine Mehrzahl von durch einen Laserstrahl eingebrach ten Vertiefungen und
- im wesentlichen um die Vertiefungen herum angeordneten Aufwurf von mindestens einem Teil des Materials aus den Ver tiefungen.

Die Vorteile einer derartigen Trägerplatte sind in Ver bindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Trägerplatte sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bremsbelags.

Der Bremsbelag gemäß Fig. 1 weist eine Trägerplatte 1, auf die Trägerplatte aufgepreßte Underlayermasse 2 und dar auf aufgebrachte Reibbelagmasse 3 auf. In der Trägerplatte 1 sind erfindungsgemäß mit einem Nd:Yag-Laser Vertiefungen 4 erzeugt worden. Das bei der Erzeugung der Vertiefungen ge schmolzene Material ist im wesentlichen um die Vertiefungen herum als Aufwurf 5 abgelagert. Der Aufwurf 5 verhindert ein Abscheren der Underlayermasse 2 von der Trägerplatte 1 auch bei hohen Bremsmomenten.

Beim Aufpressen auf die Trägerplatte 1 wird die warme und formbare Underlayermasse 2 in die Vertiefungen 4 hinein gepreßt. Im erkalteten Zustand ist sie sicher in den Vertie fungen 4 verankert, wobei die gezeigte schräge Anordnung der Vertiefungen den Verankerungseffekt insbesondere bei hohen Bremsmomenten noch steigert, da die Underlayermasse 2 bei hohen Brems- und Reibkräften (in der Zeichnung als Pfeile 6, 7 dargestellt) schräg in die Vertiefungen verspannt wird.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungen mög lich. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung eines Nd:Yag-Lasers beschränkt. Zwar hat sich dieser als besonders geeignet erwiesen, jedoch sind auch andere Laser (z. B. CO₂-Laser) einsetzbar. Die Vertie fungen können in willkürlicher Anordnung oder in Reihen, vorzugsweise versetzt gegeneinander, positioniert sein.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Brems- oder Kupp lungsbelags, wobei auf einer Seite einer Trägerplatte Under layermasse und/oder Reibbelagmasse aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Aufbringen der Underlayermasse und/oder der Reibbelagmasse eine Mehrzahl von Vertiefungen durch Laser strahlen in der Trägerplatte erzeugt wird und
daß mindestens ein Teil des aus den Vertiefungen austre tenden Materials als Ablagerung im wesentlichen um die Ver tiefungen herum aufgeworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlen von einem Nd:Yag-Laser erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß in der Trägerplatte Sacklöcher erzeugt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen schräg, vorzugsweise in einem Winkelbereich von 30° bis 80°, zur Oberfläche der Trä gerplatte erzeugt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen gegen die Belastungsrichtung geneigt erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen in vorzugsweise ver setzt zueinander angeordneten Reihen erzeugt werden.

7. Trägerplatte für einen Brems- oder Kupplungsbelag, gekennzeichnet durch

8. Trägerplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Vertiefungen als Sacklöcher ausgebildet sind.

9. Trägerplatte nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vertiefungen schräg zur Oberfläche der Trägerplatte, vorzugsweise in einem Winkelbereich von 30° bis 80°, ausgebildet sind.

10. Trägerplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die Vertiefungen gegen die Belastungsrichtung ge neigt sind.

11. Trägerplatte nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen in vorzugsweise zueinander versetzten Reihen angeordnet sind.